JP2013134784A - Fan control system for server - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーバ用ファン制御システムに関するものである。 The present invention relates to a server fan control system.
現在、ラックサーバにおける各サーバは、自身の内部に設置されたファンによって放熱を行い、このラックサーバが動作する時、複数のファンが同時に作動する。例えば、2U(Unit、サーバの外部サイズを示す単位)のラックサーバに対して4個のサーバが必要であり、2Uのラックサーバが動作する時には4個のファンが同時に作動する。この際、ファンのエネルギーの消耗は大きいので省エネに不利である。また、これらのファンはサーバ内部に設置されるので放熱及びメンテナンスに不利である。 Currently, each server in the rack server radiates heat by a fan installed inside the rack server, and when the rack server operates, a plurality of fans operate simultaneously. For example, four servers are required for a rack server of 2U (Unit, a unit indicating the external size of the server), and when a 2U rack server operates, four fans operate simultaneously. At this time, the energy consumption of the fan is large, which is disadvantageous for energy saving. Further, since these fans are installed inside the server, they are disadvantageous for heat dissipation and maintenance.
以上の問題点に鑑みて、本発明は、電力の消耗が少ないサーバ用ファン制御システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a server fan control system that consumes less power.
前記課題を解決するために、本発明に係るサーバ用ファン制御システムは、サーバラック内部に装着された複数のサーバに対して放熱を行う。前記サーバ用ファン制御システムは、サーバラック外部に設置され、且つ電力供給ユニット、回転速度制御ユニット及び少なくとも1個のファンを備え、前記電力供給ユニットは少なくとも1個のサーバが動作する時に、該サーバから電圧を取得して前記少なくとも1個のファンに電力を供給し、前記回転速度制御ユニットはメインチップ及びファン制御器を備え、前記メインチップは、前記サーバの動作状況に基づいて一組のファン回転速度データを生成し、前記ファン制御器は前記メインチップと前記ファンとの間に電気的に接続され、且つ前記ファン回転速度データに基づいてファンの回転を制御する。 In order to solve the above problems, a server fan control system according to the present invention radiates heat to a plurality of servers mounted in a server rack. The server fan control system is installed outside a server rack and includes a power supply unit, a rotation speed control unit, and at least one fan, and the power supply unit operates when at least one server operates. The rotation speed control unit includes a main chip and a fan controller, and the main chip includes a set of fans based on an operating state of the server. Rotational speed data is generated, and the fan controller is electrically connected between the main chip and the fan, and controls the rotation of the fan based on the fan rotational speed data.
本発明に係るサーバ用ファン制御システムは、サーバラックの外部に設置され、且つ共同用ファンを採用して複数のサーバに対して放熱を行うので、電力の消耗を効果的に低下させると共に、メンテナンスも容易である。 The server fan control system according to the present invention is installed outside the server rack and employs a common fan to dissipate heat to a plurality of servers. Therefore, power consumption is effectively reduced and maintenance is performed. Is also easy.
以下、図面に基づいて、本発明に係るサーバ用ファン制御システムについて詳細に説明する。 Hereinafter, a server fan control system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2を参照すると、本発明に係るサーバ用ファンの制御システムは、サーバラックの外部に設置され、サーバラック内部に設置された複数のサーバに対して放熱を行うことに用いられる。本実施形態において、サーバラックの内部には、4個のサーバが設置されるが、本実施形態においてそれぞれS1、S2、S3、S4と表記する。 Referring to FIGS. 1 and 2, the server fan control system according to the present invention is installed outside the server rack and is used to radiate heat to a plurality of servers installed inside the server rack. In the present embodiment, four servers are installed inside the server rack. In the present embodiment, they are denoted as S1, S2, S3, and S4, respectively.
サーバ用ファンの制御システムは、電力供給ユニット10、回転速度制御ユニット30及び少なくとも1個のファン(図示せず)を備える。本実施形態において、ファンの数量は3個であり、本実施形態においてそれぞれFAN1、FAN2、FAN3と表記する。電力供給ユニット10は、FAN1、FAN2、FAN3に電力を供給し、回転速度制御ユニット30は、FAN1、FAN2、FAN3の回転速度を調節する。
The server fan control system includes a
電力供給ユニット10は、複数の電力入力用コネクタ、複数のヒューズ、スイッチアレイ13及び複数の制御回路15を備える。本実施形態において、電力入力用コネクタの数はサーバの数と一致(即ち、4個である)し、且つそれぞれCON1、CON2、CON3、CON4と表記する。電力入力用コネクタCON1、CON2、CON3、CON4は、それぞれサーバS1、S2、S3、S4と電気的に接続されて、12Vの電圧を受ける。ヒューズの数は4個であり、F1、F2、F3、F4と表記する。電力入力用コネクタCON1、CON2、CON3、CON4は、ヒューズF1、F2、F3、F4を介してスイッチアレイ13と電気的に接続される。スイッチアレイ13は、任意のサーバS1、S2、S3、S4が動作する時に導通されて、複数の制御回路15に電圧を出力する。具体的には、スイッチアレイ13は、12個のダイオードを備え、該12個のダイオードは、それぞれD1、D2、・・・、D12と表記される。その中で、ダイオードD1、D5、D9の陽極は全てヒューズF1と電気的に接続され、ダイオードD2、D6、D10の陽極は全てヒューズF2と電気的に接続され、ダイオードD3、D7、D11の陽極は全てヒューズF3と電気的に接続され、ダイオードD4、D8、D12の陽極は全てヒューズF4と電気的に接続される。ダイオードD1、D2、D7、D8の陰極は、互いに電気的に接続されて第一電圧出力端O1とし、ダイオードD3、D4、D9、D10の陰極は、互いに電気的に接続されて第二電圧出力端O2とし、ダイオードD5、D6、D11、D12の陰極は、互いに電気的に接続されて第三電圧出力端O3とする。これにより、任意の1個のサーバ又は複数のサーバが作動すると、第一電圧出力端O1、第一電圧出力端O2及び第一電圧出力端O3は、全て電圧を出力する。
The
本実施形態において、制御回路15の数は3個である。以下、その中の1個を例として説明する。制御回路15は、スイッチU1、抵抗R1及び電界効果トランジスタQを備える。スイッチU1はホットスワップスイッチであり、且つそれぞれ電源ピンVCC、検知ピンSENSE、接地ピンGND及び制御ピンGATAを備える。電源ピンVCCは、第一電圧出力端O1と電気的に接続され、抵抗Rは、電源ピンVCCと検知ピンSENSEとの間に電気的に接続される。抵抗Rはサンプリング抵抗である。抵抗R1に流れる電流値がスイッチU1の所定の臨界値を超えると、スイッチU1は、制御ピンGATAを介して低レベルを出力し、抵抗R1に流れる電流値がスイッチU1の所定の臨界値を超えない場合、スイッチU1は、制御ピンGATAを介して高レベルを出力する。電界効果トランジスタQはNチャンネル素子であり、且つグリッド電極G、ドレイン電極D及びソース電極Sを備える。グリッド電極Gは制御ピンGATAと電気的に接続され、ドレイン電極Dは抵抗Rを介して第一電圧出力端O1と電気的に接続され、ソース電極SはファンFAN1と電気的に接続されてファンFAN1に電力を供給する。グリッド電極Gが制御ピンGATAからの高レベルを受けた場合電界効果トランジスタQは導通され、ソース電極Sが略12Vの電圧を出力する。グリッド電極Gが制御ピンGATAからの低レベルを受けた場合電界効果トランジスタQは切断されてファンFAN1を保護する。
In the present embodiment, the number of
回転速度制御ユニット30は、マルチプレクサU2、メインチップU3、複数の指示ランプL及びファン制御器U4を備える。
The rotational
本実施形態において、マルチプレクサU2は、サーバS1、S2、S3、S4とメインチップU3との間に電気的に接続され、且つサーバS1、S2、S3、S4の中の1個又は2個以上を選択してメインチップU3と通信するように制御する。マルチプレクサU2は、4個の信号選択ピンSEL1、SEL2、SEL3、SEL4及びデータ伝送ピンDATAを備える。4個の信号選択ピンSEL1、SEL2、SEL3、SEL4は、それぞれ4個のサーバS1、S2、S3、S4と電気的に接続され、データ伝送ピンDATAは、メインチップU3と電気的に接続される。 In the present embodiment, the multiplexer U2 is electrically connected between the servers S1, S2, S3, S4 and the main chip U3, and one or more of the servers S1, S2, S3, S4 are connected. Select and control to communicate with the main chip U3. The multiplexer U2 includes four signal selection pins SEL1, SEL2, SEL3, SEL4 and a data transmission pin DATA. The four signal selection pins SEL1, SEL2, SEL3, and SEL4 are electrically connected to the four servers S1, S2, S3, and S4, respectively, and the data transmission pin DATA is electrically connected to the main chip U3. .
メインチップU3は、サーバS1、S2、S3、S4と電気的に接続される。サーバS1、S2、S3、S4が動作する時、サーバS1、S2、S3、S4はメインチップU3にPRESENT信号を発送する。メインチップU3は、信号入力端子DE1、DE2、DE3、DE4、データ伝送端子SDA、信号制御端子CT1、CT2、CT3、CT4及び信号出力端子OUTを備える。信号入力端子DE1、DE2、DE3、DE4は、それぞれサーバS1、S2、S3、S4と電気的に接続されて、PRESENT信号を受信する。データ伝送端子SDAは、データ伝送ピンDATAを介してマルチプレクサU2と電気的に接続されて、受信したPRESENT信号に基づいてマルチプレクサU2を制御して、対応するサーバS1、S2、S3、S4を選択する。信号制御端子CT1、CT2、CT3、CT4は、それぞれ指示ランプLを介して設置される。サーバS1、S2、S3、S4の中の1個又は2個以上が選択された場合、メインチップU3は、対応する信号制御端子CT1、CT2、CT3、CT4を制御して高レベルを出力し、対応する指示ランプLが点灯されて、対応するサーバが選択されたことを通知する。例えば、サーバS1が選択された場合、信号制御端子CT1は高レベルを出力して対応する指示ランプLが点灯される。また、サーバS1、S2、S3、S4が選択された場合、選択されたサーバS1、S2、S3、S4は、マルチプレクサU2を介してメインチップU3との通信を確立し、且つ内部設備の動作状況に基づいて、ファンの必要回転速度情報をメインチップU3に伝送する。信号出力端子OUTは、ファン制御器U4と電気的に接続される。メインチップU3は、ファンの必要回転速度情報を処理して一組のファン回転速度データを生成した後、そのファン回転速度データを、信号出力端子OUTを介してファン制御器U4に伝送する。 The main chip U3 is electrically connected to the servers S1, S2, S3, and S4. When the servers S1, S2, S3, and S4 operate, the servers S1, S2, S3, and S4 send a PRESENT signal to the main chip U3. The main chip U3 includes signal input terminals DE1, DE2, DE3, DE4, a data transmission terminal SDA, signal control terminals CT1, CT2, CT3, CT4, and a signal output terminal OUT. The signal input terminals DE1, DE2, DE3, DE4 are electrically connected to the servers S1, S2, S3, S4, respectively, and receive a PRESENT signal. The data transmission terminal SDA is electrically connected to the multiplexer U2 via the data transmission pin DATA, and controls the multiplexer U2 based on the received PRESENT signal to select the corresponding server S1, S2, S3, S4. . The signal control terminals CT1, CT2, CT3, and CT4 are installed via an indicator lamp L, respectively. When one or more of the servers S1, S2, S3, S4 are selected, the main chip U3 controls the corresponding signal control terminals CT1, CT2, CT3, CT4 to output a high level, The corresponding instruction lamp L is turned on to notify that the corresponding server has been selected. For example, when the server S1 is selected, the signal control terminal CT1 outputs a high level and the corresponding indicator lamp L is lit. When the servers S1, S2, S3, and S4 are selected, the selected servers S1, S2, S3, and S4 establish communication with the main chip U3 via the multiplexer U2, and the operation status of the internal equipment Is transmitted to the main chip U3. The signal output terminal OUT is electrically connected to the fan controller U4. The main chip U3 processes the necessary rotational speed information of the fan to generate a set of fan rotational speed data, and then transmits the fan rotational speed data to the fan controller U4 via the signal output terminal OUT.
ファン制御器U4は、ファンFAN1、FAN2、FAN3と電気的に接続され、且つファン回転速度データに基づいてファンFAN1、FAN2、FAN3を制御して、対応する回転速度によって回転させると共に、ファンFAN1、FAN2、FAN3がフィードバックする回転速度値を受け、その値を所定の回転速度値範囲と比較する。ファンFAN1、FAN2、FAN3がフィードバックした回転速度値が所定の回転速度値範囲内にあれば、ファンFAN1、FAN2、FAN3の回転速度を調節する必要はない。これとは逆に、ファンFAN1、FAN2、FAN3がフィードバックした回転速度値が所定の回転速度値範囲内になければ、ファン制御器U4はファンFAN1、FAN2、FAN3の回転速度を自動的に調節する。 The fan controller U4 is electrically connected to the fans FAN1, FAN2, and FAN3, and controls the fans FAN1, FAN2, and FAN3 based on the fan rotation speed data so as to rotate at the corresponding rotation speed, and the fan FAN1, The rotational speed value fed back by FAN2 and FAN3 is received, and the value is compared with a predetermined rotational speed value range. If the rotational speed values fed back by the fans FAN1, FAN2, and FAN3 are within a predetermined rotational speed value range, it is not necessary to adjust the rotational speeds of the fans FAN1, FAN2, and FAN3. On the contrary, if the rotational speed value fed back by the fans FAN1, FAN2, and FAN3 is not within the predetermined rotational speed value range, the fan controller U4 automatically adjusts the rotational speeds of the fans FAN1, FAN2, and FAN3. .
以下、本発明に係るサーバ用ファン制御システムの動作原理について説明する。 The operation principle of the server fan control system according to the present invention will be described below.
例えば、サーバS1及びS4が動作すると、電力入力コネクタCON1及びCON4は、それぞれサーバS1及びS4から12Vの電圧を取得する。この時、第一電圧出力端O1、第一電圧出力端O2及び第一電圧出力端O3は全て電圧を出力し、対応する制御回路15の電界効果トランジスタQは導通されて、複数の電界効果トランジスタQは全て12Vの電圧を出力して、ファンFAN1、FAN2、FAN3に電力を供給する。
For example, when the servers S1 and S4 operate, the power input connectors CON1 and CON4 acquire a voltage of 12V from the servers S1 and S4, respectively. At this time, the first voltage output terminal O1, the first voltage output terminal O2, and the first voltage output terminal O3 all output a voltage, and the corresponding field effect transistor Q of the
また、サーバS1及びS4が動作すると、サーバS1及びS4は、全てメインチップU3にPRESENT信号を伝送する。メインチップU3は受けたPRESENT信号に基づいて、サーバS1及びS4との通信を確立し、サーバS1及びS4はメインチップU3に対してファンの必要回転速度情報を伝送する。メインチップU3は、そのファンの必要回転速度情報を処理して一組のファン回転速度データを生成した後、そのファン回転速度データをファン制御器U4に伝送する。ファン制御器U4は、受けたファン回転速度データに基づいて、ファンFAN1、FAN2、FAN3を制御して対応する回転速度によって回転させる。従って、ファンFAN1、FAN2、FAN3がサーバラック内部に送風することにより、サーバラック内部の温度を調節して放熱することができる。 When the servers S1 and S4 are operated, the servers S1 and S4 all transmit a PRESENT signal to the main chip U3. The main chip U3 establishes communication with the servers S1 and S4 based on the received PRESENT signal, and the servers S1 and S4 transmit the necessary rotational speed information of the fan to the main chip U3. The main chip U3 processes the necessary rotational speed information of the fan to generate a set of fan rotational speed data, and then transmits the fan rotational speed data to the fan controller U4. The fan controller U4 controls the fans FAN1, FAN2, and FAN3 based on the received fan rotation speed data to rotate them at the corresponding rotation speed. Therefore, when the fans FAN1, FAN2, and FAN3 blow air into the server rack, the temperature inside the server rack can be adjusted to dissipate heat.
本発明のサーバ用ファンの制御システムは、サーバラックの外部に設置され、電力供給ユニット10によってファンに電圧が供給され、且つ回転速度制御ユニット30によってファンの回転速度が制御される。任意の1個又は2個以上のサーバが動作する時、電力供給ユニット10はファンに即時に電圧を供給するので、ファンが回転されてサーバラック内部の温度を調節することができる。同時に、サーバ用ファンの制御システムがサーバラックの外部に設置され、且つ共同用ファンを採用して複数のサーバに対して放熱を行うので、本発明に係るサーバ用ファンの制御システムは、電力の消耗を効果的に低下させると共に、メンテナンスも容易である。
The server fan control system of the present invention is installed outside the server rack, a voltage is supplied to the fan by the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正もまた本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or corrections are possible within the scope of the present invention. Needless to say, it is also included in the scope of the claims of the present invention.
10 電力供給ユニット
13 スイッチアレイ
15 制御回路
U1 スイッチ
U2 マルチプレクサ
U3 メインチップ
U4 ファン制御器
30 回転速度制御ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記サーバ用ファン制御システムは、サーバラック外部に設置され、且つ電力供給ユニット、回転速度制御ユニット及び少なくとも1個のファンを備え、前記電力供給ユニットは、少なくとも1個のサーバが動作する時に、該サーバから電圧を取得して前記少なくとも1個のファンに電力を供給し、前記回転速度制御ユニットはメインチップ及びファン制御器を備え、前記メインチップは、前記サーバの動作状況に基づいて一組のファン回転速度データを生成し、前記ファン制御器は前記メインチップと前記ファンとの間に電気的に接続され、且つ前記ファン回転速度データに基づいてファンの回転を制御することを特徴とするサーバ用ファン制御システム。 In the server fan control system that dissipates heat to multiple servers installed in the server rack,
The server fan control system is installed outside a server rack and includes a power supply unit, a rotation speed control unit, and at least one fan, and the power supply unit is configured to operate when the at least one server operates. A voltage is obtained from a server to supply power to the at least one fan, the rotational speed control unit includes a main chip and a fan controller, and the main chip is a set based on an operating state of the server. Fan rotation speed data is generated, and the fan controller is electrically connected between the main chip and the fan, and controls the rotation of the fan based on the fan rotation speed data. For fan control system.
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